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バナジウムは化学元素であり、元素記号はV、原子番号は23です。硬く、銀灰色で、展性のある遷移金属です。単体の金属は自然界ではめったに見られませんが、人工的に単離されると、酸化層（不動態化）の形成によって、遊離金属はそれ以上の酸化に対してある程度安定化されます。
スペインの科学者アンドレス・マヌエル・デル・リオは、 1801年に「褐鉛」と名付けた新しい鉛含有鉱物を分析することでバナジウム化合物を発見した。当初、彼はその性質が新元素の存在によるものだと考えていたが、後にフランスの化学者イポリット・ヴィクトル・コレ＝デスコティルに、その元素は単なるクロムであると誤って説得された。その後、1830年にニルス・ガブリエル・セフストロームがバナジウムの塩化物を生成し、新元素の存在を証明し、北欧神話の美と豊穣の女神ヴァナディス（フレイヤ）にちなんで「バナジウム」と名付けた。この名前は、バナジウム化合物に見られる幅広い色に基づいている。デル・リオの鉛鉱物は、最終的にバナジウム含有量からバナジナイトと名付けられた。1867年、ヘンリー・エンフィールド・ロスコーが純粋な元素を入手した。
バナジウムは、約65種類の鉱物や化石燃料鉱床に天然に存在します。中国とロシアでは製鉄所のスラグから生産されています。その他の国では、磁鉄鉱から直接、重油の排ガスダストから、あるいはウラン採掘の副産物として生産されています。主に高速工具鋼などの特殊鋼合金や一部のアルミニウム合金の製造に使用されます。最も重要な工業用バナジウム化合物である五酸化バナジウムは、硫酸製造の触媒として使用されます。エネルギー貯蔵用のバナジウムレドックス電池は、将来的に重要な用途となる可能性があります。
一部の生物には、多量のバナジウムイオンが存在し、毒性物質として作用している可能性がある。バナジウム酸化物やその他の塩類は、中程度の毒性を示す。特に海洋においては、バナジウムは一部の生物によって酵素の活性中心として利用されており、例えば一部の海洋藻類にはバナジウムブロモペルオキシダーゼが存在する。
バナジウムは、1801年にスペインの鉱物学者アンドレス・マヌエル・デル・リオによってメキシコで発見されました。デル・リオは、メキシコの「褐鉛」鉱石のサンプルからこの元素を抽出し、後にバナジン石と名付けました。彼はその塩がさまざまな色を示すことを発見し、その結果、この元素をパンクロミウム（ギリシャ語: παγχρώμιο「すべての色」）と名付けました。後に、デル・リオは、ほとんどの塩が加熱すると赤くなったため、この元素をエリスロニウム（ギリシャ語: ερυθρός「赤」）と改名しました。 [ 9 ] [ 10 ] 1805年、デル・リオの友人であるアレクサンダー・フォン・フンボルト男爵の支援を受けたフランスの化学者イポリット・ヴィクトル・コレ＝デスコティルは、デル・リオの新元素は不純なクロムのサンプルであると誤って宣言しました。デル・リオはコレット＝デスコティルの陳述を受け入れ、自身の主張を撤回した。[ 11 ]
1831年、スウェーデンの化学者ニルス・ガブリエル・セフストロームは、鉄鉱石の研究中に発見した新しい酸化物の中にこの元素を再発見した。同年後半、フリードリヒ・ヴェーラーはこの元素がデル・リオが発見したものと同一であることを確認し、デル・リオの以前の研究を裏付けた。[12][13] セフストロームは、まだどの元素にも割り当てられていなかったVで始まる名前を選んだ。彼は、この元素が生成する多くの美しい色の化学化合物にちなんで、古ノルド語のVanadís （美と豊穣を属性とする北欧神話のヴァン族の女神フレイヤの別名）にちなんで、この元素をバナジウムと名付けた。 [ 12 ]ヴェーラーの発見を知ったデル・リオは、自分の以前の主張が認められるよう熱心に主張し始めたが、この元素はバナジウムという名前を維持した。[ 14 ] 1831年、地質学者のジョージ・ウィリアム・フェザーストンハウは、バナジウムをデル・リオにちなんで「リオニウム」と改名することを提案したが、この提案は採用されなかった。[ 15 ]
バナジウムは通常他の元素と結合して存在するため、金属バナジウムの単離は困難であった。[ 16 ] 1831年、ベルセリウスは金属の製造を報告したが、ヘンリー・エンフィールド・ロスコーはベルセリウスが窒化物である窒化バナジウム（VN）を製造したことを示した。ロスコーは最終的に1867年に塩化バナジウム(II) VCl2を水素で還元することにより金属を製造した。[ 17 ] 1927年には、五酸化バナジウムをカルシウムで還元することにより純粋なバナジウムが製造された。[ 18 ]
バナジウムの最初の大規模な工業的使用は、フランスのレーシングカーに触発されたフォード モデル Tの鋼合金シャーシでした。バナジウム鋼は、引張強度を高めながら軽量化を可能にしました( 1905年頃)。[ 19 ] 20 世紀の最初の 10 年間、バナジウム鉱石のほとんどは、ペルーのミナス ラグラーからアメリカン バナジウム カンパニーによって採掘されました。その後、ウランの需要が高まり、その金属の鉱石の採掘が増加しました。主要なウラン鉱石の 1 つはカルノー石で、これにはバナジウムも含まれています。そのため、バナジウムはウラン生産の副産物として入手可能になりました。最終的に、ウラン採掘はバナジウムの需要の大部分を供給するようになりました。[ 20 ] [ 21 ]
1911年、ドイツの化学者マルティン・ヘンツェは、ホヤ類（海生ホヤ）の血球（または体腔細胞）に含まれるヘモバナジンタンパク質にバナジウムが含まれていることを発見した。[ 22 ] [ 23 ]
バナジウムは、平均的な硬さで延性のある鋼青色の金属です。バナジウムは延性があり、展性があり、脆くないため、通常は「軟らかい」と表現されます。[ 24 ] [ 25 ]バナジウムは、ほとんどの金属や鋼よりも硬いです（元素の硬度（データページ）および鉄を参照）。耐食性に優れ、アルカリ、硫酸、塩酸に対して安定しています。[ 26 ]室温でも酸化不動態層が形成されますが、約933 K（660 °C、1220 °F）で空気中で酸化されます。[ 27 ]また、過酸化水素とも反応します。
天然に存在するバナジウムは、安定同位体である51Vと放射性同位体である50Vから構成されています。後者の半減期は2.71× 10¹⁷年で、天然存在比は 0.25% です。51Vは核スピンが7/2で、 NMR 分光法に使用できます。[ 28 ] 25 種類の人工放射性同位体が特性評価されており、質量数は 42 から 68 までです。これらの同位体の中で最も安定なのは、半減期が 330 日の 49V と、半減期が 15.97 日の 48V です。残りの放射性同位体の半減期は 1 時間未満で、ほとんどが 10 秒未満です。[ 29 ]
電子捕獲は、 51 Vより軽い同位体の主な崩壊モードです。より重い同位体の場合、最も一般的なモードはベータ崩壊です。[ 29 ]電子捕獲反応は元素22（チタン）同位体の生成につながり、ベータ崩壊は元素24（クロム）同位体につながります。
バナジウムの化学は、隣接する4つの酸化状態2～5が容易に得られる点で注目に値する。水溶液中では、バナジウムは金属アクア錯体を形成し、その色はライラック色[V(H 2 O) 6 ] 2+、緑色[V(H 2 O) 6 ] 3+、青色[VO(H 2 O) 5 ] 2+、黄橙色酸化物[VO(H 2 O) 5 ] 3+であり、その式はpHに依存する。バナジウム(II)化合物は還元剤であり、バナジウム(V)化合物は酸化剤である。バナジウム(IV)化合物は、VO 2+中心を含むバナジル誘導体として存在することが多い。[ 26 ]
アンモニウムバナジン酸塩(V) (NH 4 VO 3 ) は、元素亜鉛で順次還元され、これら 4 つの酸化状態のバナジウムのさまざまな色が得られます。より低い酸化状態は、 V(CO) 6、[V(CO)などの化合物で発生します。6 ] −および置換誘導体。[ 26 ]
五酸化バナジウムは、硫酸の製造において商業的に重要な触媒であり、この反応は酸化バナジウムが酸化還元反応を起こす能力を利用している。[ 26 ]
バナジウムレドックス電池は、4 つの酸化状態すべてを利用します。一方の電極は +5/+4 のペアを使用し、もう一方の電極は +3/+2 のペアを使用します。これらの酸化状態の変換は、バナジウム (V) 化合物の強酸性溶液を亜鉛粉末またはアマルガムで還元することによって示されます。ペルバナジルイオン [VO 2 (H 2 O) 4 ] +に特徴的な最初の黄色は、[VO(H 2 O) 5 ] 2+の青色に変わり、続いて [V(H 2 O) 6 ] 3+の緑色になり、次に [V(H 2 O) 6 ] 2+の紫色になります。[ 26 ] VB 2に基づく別の潜在的なバナジウム電池は、複数の酸化状態を使用して、VB 2あたり 11 個の電子を放出できるようにし、ガソリンよりも高いエネルギー容量、リチウムイオン電池よりも桁違いに高いエネルギー容量を実現します。[ 30 ] VB 2電池は空気電池としてさらに改良することができ、充電は依然として課題であるものの、リチウム電池やガソリンよりもさらに高いエネルギー密度と軽量化を実現できる。[ 30 ]
水溶液中では、バナジウム(V)は、51V NMR分光法によって確立された広範なオキシアニオンファミリーを形成します。[ 28 ]このファミリーの相互関係は、pHと濃度に応じて少なくとも11の種を示す優勢図によって説明されます。 [ 31 ]四面体オルトバナジン酸イオンVO3−4は、pH 12～14で存在する主要な種です。バナジウム(V)は、サイズと電荷がリン(V)に似ているため、その化学的性質と結晶学も類似しています。オルトバナジン酸VO3−4は、タンパク質結晶学[ 32 ]でリン酸の生化学の研究に使用されます。[ 33 ]さらに、このアニオンは、特定の酵素の活性と相互作用することも示されています。[ 34 ] [ 35 ]テトラチオバナジン酸塩 [VS 4 ] 3−はオルトバナジン酸塩イオンに類似している。[ 36 ]
pH値が低い場合、モノマー[HVO 4 ] 2−とダイマー[V 2 O 7 ] 4−が形成され、バナジウム濃度が約10 −2 M未満（pV > 2、ここでpVは全バナジウム濃度/Mの対数の負の値に等しい）ではモノマーが優勢となる。ジバナジン酸イオンの形成は、ジクロム酸イオンの形成と類似している。[ 37 ] [ 38 ] pHが低下すると、さらにプロトン化とポリバナジン酸への縮合が起こる。pH 4～6では、 pVが約4より大きい場合[H 2 VO 4 ] −が優勢となるが、濃度が高い場合は三量体と四量体が形成される。 [ 39 ] pH 2～4の間ではデカバナジン酸が優勢であり、オルトバナジン酸からのデカバナジン酸の形成は次の縮合反応で表される。
デカバナジン酸塩では、各 V(V) 中心は 6 つの酸化物配位子に囲まれています。[ 26 ]バナジン酸 H3VO4 は、四面体種 [H2VO4]− のプロトン化により八面体種 [VO2(H2O)4]+ が優先的に形成されるため、非常に低い濃度でのみ存在します。 [ 40 ]強酸性溶液( pH < 2 )では、 [ VO2 ( H2O ) 4 ] +が主要な種であり、酸化物 V2O5 は高濃度で溶液から沈殿します。この酸化物は形式的にはバナジン酸の酸無水物です。多くのバナジン酸塩化合物の構造はX 線結晶構造解析によって決定されています。
バナジウム(V)は様々なペルオキソ錯体を形成し、特にバナジウム含有ブロモペルオキシダーゼ酵素の活性部位でよく見られます。VO(O 2 )(H 2 O) 4 +種は酸性溶液中で安定です。アルカリ性溶液中では、2、3、4個のペルオキシ基を持つ種が知られています。最後の種は、式 M 3 V(O 2 ) 4 nH 2 O (M= Li、Na など) の紫色の塩を形成し、バナジウムは 8 配位の十二面体構造をとります。[ 42 ] [ 43 ]
12 種類の二元ハロゲン化物、式 VX n (n=2..5) の化合物が知られています。[ 44 ] VI 4、VBr 5、および VI 5は存在しないか、非常に不安定です。VCl 4は、他の試薬と組み合わせて、ジエンの重合の触媒として使用されます。すべての二元ハロゲン化物と同様に、バナジウムのハロゲン化物はルイス酸性であり、特にV(IV) および V(V) のハロゲン化物はそうです。[ 44 ]多くのハロゲン化物は、式 VX n L 6− n (X= ハロゲン化物、L= 他の配位子) の八面体錯体を形成します。
多くのバナジウムオキシハロゲン化物（式 VO m X n）が知られています。[ 45 ]オキシ三塩化物とオキシ三フッ化物（VOCl 3とVOF 3）が最も広く研究されています。POCl 3と同様に、これらは揮発性であり、[ 46 ]気相では四面体構造をとり、ルイス酸性です。[ 47 ]
バナジウム(II)および(III)の錯体は還元性であるのに対し、V(IV)およびV(V)の錯体は酸化性である。バナジウムイオンはかなり大きく、[V(CN) 7 ] 4−の場合のように、6を超える配位数を達成する錯体もある。オキソバナジウム(V)は、四座配位子および過酸化物と7配位錯体も形成し、これらの錯体は酸化臭素化およびチオエーテル酸化に使用される。V 4+の配位化学は、バナジル中心VO 2+によって支配されており、これは他の4つの配位子と強く結合し、1つは弱く結合する（バナジル中心に対してトランスにあるもの）。例として、バナジルアセチルアセトナート(V(O)(O 2 C 5 H 7 ) 2 )がある。この錯体では、バナジウムは5配位の歪んだ四角錐型であり、ピリジンなどの6番目の配位子が結合する可能性があるが、このプロセスの会合定数は小さい。多くの5配位バナジル錯体は、VOCl 2 (NMe 3 ) 2のように三角両錐型構造を持つ。[ 48 ] V 5+の配位化学は、比較的安定なジオキソバナジウム配位錯体によって支配されており[ 49 ]、これらはバナジウム(IV)前駆体の空気酸化によって形成されることが多く、+5 酸化状態の安定性と +4 状態と +5 状態間の相互変換の容易さを示している。[ 50 ]
バナジウムの有機金属化学は十分に発展している。バナドセンジクロリドは汎用性の高い出発試薬であり、有機化学に応用されている。[ 51 ]バナジウムカルボニル、V(CO) 6は、常磁性金属カルボニルの珍しい例である。還元により V (CO) −6 ( Cr(CO) 6と等電子) が得られ、これは液体アンモニア中のナトリウムでさらに還元され、V (CO) 3−5 (Fe ( CO)5 と等電子)が得られる。[ 52 ] [ 53 ]
金属バナジウムは自然界ではまれであり（天然バナジウムとして知られている）、[ 54 ] [ 55 ]コリマ火山の噴気孔で発見されているが、バナジウム化合物は約65種類の鉱物中に自然に存在する。
バナジウムは1896年に特殊鋼の製造に使用され始めました。当時、バナジウム鉱石の鉱床はほとんど知られていませんでした。1899年から1906年の間、主に採掘された鉱床はスペインのサンタ・マルタ・デ・ロス・バロス（バダホス）の鉱山でした。これらの鉱山からはバナジン鉱が採掘されました。 [ 56 ] 20世紀初頭、ペルーのフニン近郊のセロ・デ・パスコ（現在のミナス・ラグラ・バナジウム鉱山）で大規模なバナジウム鉱石鉱床が発見されました。[ 57 ] [ 58 ] [ 59 ]数年間、このパトロナイト（VS4 ） [ 60 ]鉱床は経済的に重要なバナジウム鉱石の供給源でした。1920年には、世界の生産量の約3分の2がペルーの鉱山から供給されました。[ 61 ] 1910年代と1920年代にカルノー石（K 2 (UO 2 ) 2 (VO 4 ) 2 ·3H 2 O）からウランが生産されるようになると、バナジウムはウラン生産の副産物として入手可能になった。バナジン石（Pb 5 (VO 4 ) 3 Cl）やその他のバナジウム含有鉱物は、例外的な場合にのみ採掘される。需要の増加に伴い、現在では世界のバナジウム生産の大部分は、超苦鉄質斑れい岩体で見つかるバナジウム含有磁鉄鉱から供給されている。このチタン磁鉄鉱が鉄の生産に使用される場合、バナジウムの大部分はスラグに入り、そこから抽出される。[ 62 ] [ 59 ]世界のバナジウム生産の約10%は鉱石からの一次抽出によるもので、90%は鋼の製造後に残ったスラグから回収される。鉱石中のバナジウム含有量はわずか0.3%であるため、一次抽出では大量の廃棄物が発生する。[ 63 ]
バナジウムは主に中国、南アフリカ、ロシア東部で生産されている。2022年には、これら3か国が生産された10万トンのバナジウムの96%以上を生産し、中国は70%を主に鉄鋼業の副産物として供給した。[ 64 ]
コリマの噴気孔はバナジウムが豊富で、シェルビナイト（V 2 O 5）やコリマイト（K 3 VS 4）などの他のバナジウム鉱物を沈殿させることで知られています。[ 65 ] [ 66 ] [ 67 ]
バナジウムはボーキサイトや原油、石炭、オイルシェール、タールサンドの鉱床にも含まれています。原油では、最大1200 ppmの濃度が報告されています。このような石油製品が燃焼されると、微量のバナジウムがエンジンやボイラーの腐食を引き起こす可能性があります。 [ 68 ]化石燃料の燃焼により、年間推定11万トンのバナジウムが大気中に放出されています。[ 69 ]黒色頁岩もバナジウムの潜在的な供給源です。第二次世界大戦中、スウェーデン南部の明礬頁岩からバナジウムが抽出されました。 [ 70 ]
宇宙におけるバナジウムの宇宙存在量は0.0001%であり、銅や亜鉛とほぼ同じくらい一般的な元素である。[ 71 ]バナジウムは地殻で19番目に豊富な元素である。[ 72 ]太陽からの光、そして時には他の星からの光で分光法によって検出される。[ 73 ]バナジルイオンは海水にも豊富に存在し、平均濃度は30 nM (1.5 mg/m 3 )である。[ 71 ]一部の鉱泉にも高濃度のイオンが含まれている。例えば、富士山近くの泉には1リットルあたり54 μgものバナジルイオンが含まれている。[ 71 ]
バナジウム金属は、粉砕した鉱石を約 850 °CでNaClまたはNa 2 CO 3とともに焙焼してメタバナジン酸ナトリウム(NaVO 3 ) を得ることから始まる多段階プロセスによって得られます。この固体の水抽出液を酸性化してポリバナジン酸塩である「レッドケーキ」を生成し、これをカルシウム金属で還元します。小規模生産の代替として、五酸化バナジウムを水素またはマグネシウムで還元します。他にも多くの方法が使用されており、いずれの方法でもバナジウムは他のプロセスの副産物として生成されます。 [ 74 ]バナジウムの精製は、1925 年にAnton Eduard van ArkelとJan Hendrik de Boerによって開発された結晶棒プロセスによって可能です。このプロセスでは、金属ヨウ化物、この例ではヨウ化バナジウム (III) が生成され、その後分解して純粋な金属が得られます。[ 75 ]
バナジウムの大部分は、フェロバナジウムと呼ばれる鋼合金として使用されます。フェロバナジウムは、電気炉で酸化バナジウム、酸化鉄、鉄の混合物を還元することによって直接製造されます。バナジウムは、バナジウム含有磁鉄鉱から製造される銑鉄に含まれます。使用される鉱石によっては、スラグには最大25%のバナジウムが含まれます。[ 74 ]
生産されるバナジウムの約 85% はフェロバナジウムまたは鋼の添加剤として使用されます。[ 74 ]少量のバナジウムを含む鋼の強度が大幅に向上することは、20 世紀初頭に発見されました。バナジウムは安定な窒化物と炭化物を形成し、鋼の強度を大幅に向上させます。[ 76 ]それ以来、バナジウム鋼は車軸、自転車のフレーム、クランクシャフト、ギア、その他の重要な部品の用途に使用されています。バナジウム鋼合金には 2 つのグループがあります。バナジウム高炭素鋼合金は 0.15 ～ 0.25% のバナジウムを含み、高速工具鋼(HSS) は 1 ～ 5% のバナジウムを含みます。高速工具鋼では、HRC 60 を超える硬度を達成できます。HSS 鋼は外科用器具や工具に使用されます。[ 77 ]粉末冶金合金には最大 18% のバナジウムが含まれています。これらの合金中のバナジウム炭化物の含有量が高いと、耐摩耗性が大幅に向上します。これらの合金の用途の 1 つは、工具やナイフです。[ 78 ]
バナジウムはチタンのベータ型を安定化させ、チタンの強度と温度安定性を向上させます。チタン合金ではアルミニウムと混合され、ジェットエンジン、高速機体、歯科インプラントなどに使用されます。シームレスチューブに最もよく使用される合金は、 2.5%のバナジウムを含むチタン3/2.5で、航空宇宙、防衛、自転車産業で好んで使用されるチタン合金です。[ 79 ]シート状に製造されるもう1つの一般的な合金は、 6%のアルミニウムと4%のバナジウムを含むチタン合金であるチタン6AL-4Vです。[ 80 ]
いくつかのバナジウム合金は超伝導挙動を示します。最初のA15相超伝導体は、 1952年に発見されたバナジウム化合物V3Siでした。[ 81 ]バナジウムガリウムテープは、超伝導磁石（17.5テスラまたは175,000ガウス）に使用されています。V3Gaの超伝導A15相の構造は、より一般的なNb3SnおよびNb3Tiの構造に似ています。[ 82 ]
ウーツ鋼 に40～270ppmの少量のバナジウムを添加すると、製品の強度が著しく向上し、独特の模様が現れることが判明した。元のウーツ鋼インゴット中のバナジウムの起源は不明である。[ 83 ]
バナジウムは装甲鋼のモリブデンの代替として使用できるが、生成される合金ははるかに脆く、貫通しない衝撃で剥離しやすい。 [ 84 ]ナチス・ドイツは、ティーガーIIやヤークトティーガーなどの装甲車両で、このような合金を最もよく使用した国の一つであった。[ 85 ]
バナジウム化合物は触媒として広く使用されています。[ 86 ]五酸化バナジウムV₂O₅は、接触法による硫酸製造の触媒として使用されています。[ 87 ]このプロセスでは二酸化硫黄（SO₂）が2 )は三酸化物(SO)3 ): [ 26 ]この酸化還元反応、硫黄は+4から+6に酸化され、バナジウムは+5から+4に還元されます。
触媒は空気による酸化によって再生される。
同様の酸化反応は、無水マレイン酸の製造にも用いられる。
フタル酸無水物やその他の多くの有機化合物も同様に製造されます。これらのグリーンケミストリープロセスは、安価な原料を高度に機能化された多用途の中間体に変換します。[ 88 ] [ 89 ]
バナジウムは、プロパンやプロピレンをアクロレインやアクリル酸に酸化したり、プロピレンをアクリロニトリルにアンモ酸化したりするのに使用される混合金属酸化物触媒の重要な成分である。[ 90 ]
バナジウムレドックス電池は、フロー電池の一種で、異なる酸化状態のバナジウムイオン水溶液からなる電気化学セルです。[ 91 ] [ 92 ]このタイプの電池は1930年代に初めて提案され、1980年代以降に商業的に開発されました。セルは+5と+2の形式酸化状態のイオンを使用します。バナジウムレドックス電池は、グリッドエネルギー貯蔵に商業的に使用されています。[ 93 ]
バナジン酸塩は、化成皮膜によって鋼を錆や腐食から保護するために使用できます。[ 94 ]バナジウム箔は、鉄とチタンの両方と適合するため、鋼にチタンを被覆するために使用されます。 [ 95 ]中性子捕獲断面積が適度であり、中性子捕獲によって生成される同位体の半減期が短いため、バナジウムは核融合炉の内部構造に適した材料です。[ 96 ] [ 97 ]
バナジウムは、イオン伝導率を高めるために、 LFP電池の 正極に5%未満の少量添加することができる。[ 98 ]
リチウムバナジウム酸化物は、リチウムコバルト酸化物正極と組み合わせた場合、745 Wh/L の高エネルギー密度のリチウムイオン電池用負極として提案されている。[ 99 ]リン酸バナジウムは、別のタイプのリチウムイオン電池であるリン酸バナジウムリチウム電池の正極として提案されている。[ 100 ]
リン酸バナジウムナトリウムもリチウムイオン電池の代替として提案されている。この新素材はヒューストン大学のカネパ研究所[ 101 ]によって提案されたもので、ナトリウムはリチウムの約50分の1の価格で入手できるため、同様のエネルギー密度を持つナトリウムイオン代替品は、よりシンプルな資源チェーンでより安価な電池につながる可能性があると主張している。
バナジウムは陸上環境よりも海洋環境においてより重要な役割を果たしている。[ 102 ]
数種の海藻は、バナジウムブロモペルオキシダーゼ、およびそれと密接に関連するクロロペルオキシダーゼ（ヘムまたはバナジウム補因子を使用する可能性がある）とヨードペルオキシダーゼを生成する。ブロモペルオキシダーゼは、年間推定100万～200万トンのブロモホルムと5万6000トンのブロモメタンを生成する。[ 103 ]天然に存在する有機臭素化合物のほとんどは、この酵素によって生成され、[ 104 ]次の反応を触媒する（RHは炭化水素基質）。
バナジウム窒素固定酵素は、アゾトバクターなどの窒素固定微生物によって利用されています。この役割において、バナジウムはより一般的なモリブデンや鉄の代わりに機能し、窒素固定酵素にわずかに異なる特性を与えます。[ 105 ]
バナジウムはホヤ類にとって必須であり、特定の血液細胞型の高度に酸性化した液胞（バナドサイトと呼ばれる）に蓄積される。バナビン（バナジウム結合タンパク質）は、そのような細胞の細胞質で同定されている。ホヤ類の血液中のバナジウム濃度は、周囲の海水（通常1～ 2μg/L）よりも1000万倍も高い[ 106 ] [ 107 ] [ 108 ] [ 109 ] 。このバナジウム濃縮システムとこれらのバナジウム含有タンパク質の機能はまだ不明であるが、バナドサイトは後に被嚢の外表面直下に沈着し、捕食を防ぐ可能性がある[ 110 ]。
ベニテングタケや近縁の大型菌類はバナジウムを蓄積する（乾燥重量で最大500菌類の子実体中の配位錯体アマバジン[ 111 ] に存在する。蓄積の生物学的意義は不明である[ 112 ] [ 113 ] 。毒性やペルオキシダーゼ酵素機能が示唆されている[ 114 ] 。
バナジウム欠乏はラットの成長阻害を引き起こす。[ 115 ]米国医学研究所はバナジウムがヒトにとって必須栄養素であるとは認めていないため、推奨摂取量も適正摂取量も設定されていない。食事からの摂取量は 1日あたり6～18μgと推定され、吸収率は5%未満である。有害な影響が生じる可能性がある食事性バナジウムの許容上限摂取量（UL）は1日あたり1.8mgに設定されている 。[ 116 ]
栄養補助食品としての硫酸バナジルは、糖尿病患者のインスリン感受性を高めたり、血糖コントロールを改善したりする手段として研究されてきました。いくつかの試験では有意な治療効果が見られましたが、研究の質が低いと判断されました。これらの試験で使用されたバナジウムの量（30～150 mg）は、安全な上限をはるかに超えていました。[ 117 ] [ 118 ]システマティックレビューの結論は、「経口バナジウム補給が2型糖尿病の血糖コントロールを改善するという厳密な証拠はありません。この目的でのバナジウムの日常的な使用は推奨できません。」でした。[ 117 ]
宇宙生物学では、火星上のバナジウムの離散的な蓄積は、ラマン分光法や形態学と併用することで、潜在的な微生物バイオシグネチャーとなる可能性があることが示唆されている。[ 119 ] [ 120 ]
すべてのバナジウム化合物は有毒であると考えられる。[ 121 ] 4価のVOSO4は、 3価のV2O3よりも少なくとも5倍毒性が高いと報告されている。[ 122 ]米国労働安全衛生局（OSHA）は、8時間労働日、40時間労働週の職場空気中の五酸化バナジウム粉塵の曝露限界を0.05 mg/m3 、五酸化バナジウムヒュームの曝露限界を0.1 mg/m3に設定している。 [ 123 ]米国国立労働安全衛生研究所（NIOSH）は、35 mg/m3のバナジウムは生命と健康に直ちに危険であり、永続的な健康問題または死亡を引き起こす可能性が高いと推奨している。[ 123 ]バナジウムはPM2.5汚染の発がん性成分として特定されており、それによって引き起こされる癌や死亡の一部を説明する。[ 124 ]
バナジウム化合物は消化管からの吸収が乏しい。バナジウムおよびバナジウム化合物の吸入は、主に呼吸器系に悪影響を及ぼす。[ 125 ] [ 126 ] [ 127 ]しかし、定量的データは、亜慢性または慢性吸入参照用量を導出するには不十分である。ラットでは、経口または吸入曝露後に、血液パラメータ[ 128 ] [ 129 ]、肝臓[ 130 ] 、神経発達[ 131 ] 、およびその他の臓器[ 132 ]に対する他の影響が報告されている。
バナジウムまたはバナジウム化合物が生殖毒性物質または催奇形物質であるという証拠はほとんどありません。五酸化バナジウムは、NTPの研究で雄ラットおよび雄雌マウスに吸入により発がん性があると報告されましたが[ 126 ]、報告から数年後に結果の解釈が議論されています[ 133 ] 。バナジウムの発がん性は、米国環境保護庁によって決定されていません[ 134 ]。
ディーゼル燃料中の微量のバナジウムは、高温腐食の主な燃料成分です。燃焼中、バナジウムは酸化され、ナトリウムや硫黄と反応して、融点が530 ℃（986 °F）と低いバナジン酸塩化合物を生成し、これが鋼の不動態化層を侵食して腐食しやすくします。固体のバナジウム化合物はエンジン部品も摩耗させます。[ 135 ] [ 136 ]
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